DE102006050551A1 - Device for determining a phase position of two magnetic fields and method for checking stator windings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Phasenlage von zwei Magnetfeldern (H1, H2), mit einer Steuer- und Recheneinheit (108), zwei in einem vorbestimmten Abstand (d) angeordneten, mit der Steuer- und Recheneinheit (108) verbundenen Magnetfeldsensoren (101, 102) und mit der Steuer- und Recheneinheit (108) verbundenen Anzeigemitteln (103-107), wobei die Steuer- und Recheneinheit (108) dafür eingerichtet ist, die Phasenlage von zwei jeweils einen anderen der Magnetfeldsensoren (101, 102) wesentlichen beaufschlagenden Magnetfeldern (H1, H2) aus Messwerten (211, 212, 213, 214) der Magnetfeldsensoren (101, 102) zu bestimmen und die Anzeigemittel (103-107) derart anzusteuern, dass sie die bestimmte Phasenlage anzeigen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Überprüfen von Statorwicklungen, bei dem insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen kann.The The invention relates to a device for determining a phase position of two magnetic fields (H1, H2), with a control and computing unit (108), two arranged at a predetermined distance (d), with the control and computing unit (108) connected magnetic field sensors (101, 102) and display means (103-107) connected to the control and computation unit (108), wherein the control and computation unit (108) is adapted to the phase position each of two another of the magnetic field sensors (101, 102) essential acting magnetic fields (H1, H2) from measured values (211, 212, 213, 214) of the magnetic field sensors (101, 102) and the display means (103-107) to control the indicate certain phase position. The invention further relates a method for checking Stator windings, in which in particular a device according to the invention can be used.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Phasenlage von zwei Magnetfeldern sowie ein Verfahren zum Überprüfen von Statorwicklungen eines Elektromotors oder Generators.The The present invention relates to a device for determining a Phase angle of two magnetic fields and a method for checking Stator windings of an electric motor or generator.
Stand der TechnikState of the art
Es ist notwendig, bei der Herstellung eines Elektromotors oder eines Generators die Statorwicklungen und deren Verbindungen zu überprüfen. Insbesondere ist darauf zu achten, dass die Drehrichtung des Rotors relativ zum Stator stimmt, wenn der Motor oder Generator zusammengesetzt ist. Dazu müssen die Verbindungen einzelner Statorwicklungen auf richtige Weise zusammengeführt und, im Falle eines Drehstrommotors, den richtigen Phasen des Drehstroms zugeordnet werden. Insbesondere bei neuen Generationen von Elektromotoren werden Statorwicklungen oftmals erst nach dem Einsetzen in den Stator verbunden, wodurch eine Reihe von Möglichkeiten für fehlerhafte Verbindungen oder Verkabelungen entstehen.It is necessary in the manufacture of an electric motor or a Generator to check the stator windings and their connections. Especially make sure that the direction of rotation of the rotor is relative to Stator is correct when the motor or generator is assembled. To do this the connections of individual stator windings are properly combined and, in the case of a three-phase motor, the correct phases of the three-phase current be assigned. Especially with new generations of electric motors Stator windings are often only after insertion into the stator connected, creating a number of possibilities for faulty Connections or cabling arise.
Die Möglichkeit der falschen Zuordnung der Anschlüsse zu den Drehstromphasen wurde bereits genannt. Andere Möglichkeiten sind eine fehlende Verbindung einer oder mehrerer Wicklungen mit den übrigen, ein falsch ausgerichtetes Einsetzen einer Wicklung oder das Vertauschen von zwei Wicklungen.The possibility the incorrect assignment of the connections to the three-phase phases has already been mentioned. Other options are a missing connection of one or more windings with the rest, a misaligned insertion of a winding or swapping of two windings.
Ein weiteres Problem beim Überprüfen von Statorwicklungen eines Motors oder Generators besteht darin, dass üblicherweise viele verschiedene Typen, beispielsweise Dreh- oder Linearmotoren, Synchron- oder Asynchronmotoren usw. ebenso wie verschiedene Größen von Motoren oder Generatoren hergestellt werden.One Another problem when checking stator windings a motor or generator is that usually many different types, for example rotary or linear motors, synchronous or asynchronous motors, etc., as well as various sizes of Motors or generators are produced.
Es ist bekannt, die Drehrichtung, die vom Stator vermittelt wird, mit einer Art Kompass zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Drehstrom an die dafür vorgesehenen Anschlüsse eines Rundstators angelegt, um im Inneren des Stators ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Der Kompass wird in das Magnetfeld eingeführt, woraufhin die Nadel zu rotieren beginnt. Die Drehrichtung kann vom Anwender beobachtet werden. Es ist mit diesem Verfahren nicht möglich, nicht oder falsch angeschlossene Einzelwicklungen zu erkennen. Es kann ebenfalls vorkommen, dass das Rotieren des Magnetfelds in einem Teil des Stators in einer anderen Richtung als in anderen Teilen nicht erkannt wird. Auch kann dieses Verfahren nicht für Linearstatoren verwendet werden.It is known, the direction of rotation, which is mediated by the stator, with to determine a kind of compass. For this purpose, for example a three-phase current to it provided connections a round stator to create a rotating inside the stator To generate magnetic field. The compass is inserted into the magnetic field, whereupon the needle starts to rotate. The direction of rotation can be selected by the user to be watched. It is not possible with this method, not or to detect incorrectly connected single windings. It can too Occur that the rotation of the magnetic field in a part of the stator not recognized in any other direction than in other parts. Also This procedure can not be for Linear stators are used.
Bei einem Verfahren zum Überprüfen eines synchronen Linearmotors wird die Magnetfeldrichtung mittels dreier an ausgewählten Statorzähnen angeordneter Magnetfeldsensoren bestimmt. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, da spezielle Ausrüstung zum genauen Anordnen der Magnetfeldsensoren notwendig ist. Weiterhin wird eine außergewöhnliche Spannungsversorgung benötigt, um ein spezielles Magnetfeld im Stator zu erzeugen. Diese Probleme werden durch das Vorhandensein verschiedener Statortypen weiter verschärft.at a method for checking a synchronous Linear motor is the magnetic field direction by means of three arranged on selected stator teeth Magnetic field sensors determined. This method is relatively expensive, because special equipment to accurately arrange the magnetic field sensors is necessary. Farther will be an extraordinary Power supply needed, to create a special magnetic field in the stator. These problems are continued by the presence of different stator types exacerbated.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, die für eine Magnetfeldbestimmung und eine einfach durchzuführende, aber dennoch genaue Überprüfung von Statorwicklungen verschiedener Bauarten geeignet sind.It is therefore an object of the present invention, a method and to provide a device for magnetic field determination and an easy to perform, but still accurate verification of Stator windings of various types are suitable.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Phasenlage zweier Magnetfelder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Überprüfen einer Statorwicklung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.These Task is solved by a device for determining a phase angle of two magnetic fields with the features of claim 1 and a method for checking a stator winding with the features of claim 5. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims as well as the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen einer Phasenlage zweier Magnetfelder ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und weist entsprechende Mittel auf. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere eine Steuer- und Recheneinheit, zwei beabstandete, mit der Steuer- und Recheneinheit verbundene Magnetfeldsensoren, deren Abstand insbesondere mehr als 10 mm und weniger als 30 mm, insbesondere 25 mm beträgt, sowie mit der Steuer- und Recheneinheit verbundene Anzeigemittel auf. Die Steuer- und Recheneinheit ist dafür eingerichtet, die Phasenlage von zwei Magnetfeldern aus Messwerten von zwei Magnetfeldsensoren zu bestimmen, wobei jeder der beiden Magnetfeldsensoren im wesentlichen von einem anderen der beiden Magnetfeld beaufschlagt wird. Die Anzeigemittel werden von der Steuer- und Recheneinheit derart angesteuert, dass sie die bestimmte Phasenlage anzeigen. Es bietet sich an, insbesondere bei Drehstrom die Wertebereiche von ] – (π – a); –a[, ]a; (π – a) [ und [–a; a] vorzusehen und für die Anzeige zusammenzufassen, wobei a im Bereich um 0, insbesondere ausreichend kleiner als π/3 gewählt werden sollte. Diesen Bereichen können dann die Phasenlagen "Minus", "Plus" und "Fehler" bzw. "Gleichphasig" zugeordnet werden. Die Magnetfeldsensoren können insbesondere als digitale oder analoge Hall- oder Magnetowiderstands(MR)-Sensoren oder als Förster-Sonden (Fluxgate) ausgebildet sein. Es bietet sich an, für die Steuer- und Recheneinheit eine integrierte Schaltung oder einen Mikroprozessor zu verwenden.A device according to the invention for determining a phase position of two magnetic fields is suitable for carrying out a method according to the invention and has corresponding means. A device according to the invention has, in particular, a control and computing unit, two spaced-apart magnetic field sensors connected to the control and arithmetic unit, whose spacing is in particular more than 10 mm and less than 30 mm, in particular 25 mm, as well as display means connected to the control and computing unit on. The control and computing unit is set up to determine the phase position of two magnetic fields from measured values of two magnetic field sensors, wherein each of the two magnetic field sensors is essentially acted upon by another of the two magnetic fields. The display means are controlled by the control and processing unit such that they indicate the specific phase position. It makes sense, especially in three-phase current, the value ranges from] - (π - a); -A [,] a; (π - a) [and [- a; a] and summarized for the display, where a should be chosen in the range around 0, in particular sufficiently smaller than π / 3. These areas can then be assigned the phase positions "minus", "plus" and "error" or "in-phase". The magnetic field sensors can be designed, in particular, as digital or analog Hall or magnetoresistance (MR) sensors or as Förster probes (fluxgate). It makes sense, for the control and processing unit, an integrated circuit or to use a microprocessor.
Die Erfindung geht von wenigstens zwei Magnetfeldern aus, wie sie beispielsweise von Wicklungen eines Stators erzeugt werden. Bei einem ersten und einem zweiten Magnetfeld, die von zwei benachbarten Wicklungen erzeugt werden, beaufschlagt jedes der Magnetfelder jeweils einen anderen Magnetfeldsensor wesentlich, d. h. z. B. das erste Magnetfeld beaufschlagt den ersten Sensor mehr als den zweiten Sensor und das zweite Magnetfeld beaufschlagt den zweiten Sensor mehr als den ersten Sensor.The Invention is based on at least two magnetic fields, as for example be generated by windings of a stator. At a first and a second magnetic field generated by two adjacent windings each of the magnetic fields is applied to a different one Magnetic field sensor essential, d. H. z. B. applied to the first magnetic field the first sensor more than the second sensor and the second magnetic field acts on the second sensor more than the first sensor.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine einfache und genaue Bestimmung der Phasenlage zwischen benachbarten Statorwicklungen ermöglicht. Die Vorrichtung kann klein und handlich ausgebildet werden und erweist sich in der Praxis aufgrund des einfachen Aufbaus als besonders robust und zuverlässig. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere gut dazu geeignet, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet zu werden.With the solution according to the invention becomes a Device provided a simple and accurate determination the phase position between adjacent stator windings allows. The device can be made small and handy and proves in practice because of the simple structure as special robust and reliable. The device according to the invention is particularly well suited to the process of the invention to be used.
Es ist von Vorteil, wenn die Steuer- und Recheneinheit dafür eingerichtet ist, die Anzeigemittel derart anzusteuern, dass sie eine Beaufschlagung jedes der Magnetfeldsensoren mit einem Magnetfeld anzeigen. Damit kann auf einfache Weise überprüft werden, ob beide Magnetfeldsensoren von einem Magnetfeld beaufschlagt werden, womit sich insbesondere die Unversehrtheit einer jeweiligen, das Magnetfeld erzeugenden Statorwicklung überprüfen lässt.It is advantageous if the control and processing unit set up for it is to control the display means such that it is an admission show each of the magnetic field sensors with a magnetic field. In order to can be checked easily whether both magnetic field sensors are acted upon by a magnetic field, which, in particular, the integrity of a respective, the Check magnetic field generating stator winding.
Zweckmäßigerweise weisen die Anzeigemittel wenigstens eine Leuchtdiode, eine grafische Anzeige und/oder eine numerische Anzeige auf. Zusätzlich kann die Vorrichtung eine Schnittstelle z. B. zum Verbinden mit einem Computer aufweisen. Eine bevorzugte Ausgestaltung weist drei oder fünf Leuchtdioden auf. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Leuchtdioden kann besonders einfach hergestellt werden und ist zur Anzeige der Magnetfeldrichtung besonders gut geeignet. Insbesondere kann jeweils eine Leuchtdiode einem Magnetfeldsensor zugeordnet sein, um, wie erläutert, die Beaufschlagung des Magnetfeldsensors mit einem Magnetfeld anzuzeigen. Jeweils eine Leuchtdiode kann für die Anzeige der genannten Phasenlagenbereiche vorgesehen sein.Conveniently, the display means have at least one light emitting diode, a graphical Display and / or a numeric display. In addition, can the device has an interface z. B. for connecting to a Computer have. A preferred embodiment has three or five LEDs on. An inventive device with light-emitting diodes can be made very easily and is particularly suitable for displaying the magnetic field direction. Especially each one LED can be assigned to a magnetic field sensor be, as explained, to indicate the application of the magnetic field sensor with a magnetic field. In each case a light-emitting diode can for the display of the said phase position ranges can be provided.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorteilhafterweise eine Stromversorgungseinrichtung, insbesondere eine Batterie, auf. Durch das Vorsehen einer Batterie kann die Vorrichtung besonders klein und handlich und leicht transportabel ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung auch für eine Versorgung von einer externen Stromversorgungseinrichtung, beispielsweise einem Netzgerät, ausgebildet sein.The inventive device advantageously has a power supply device, in particular a battery, on. By providing a battery, the device can especially small and handy and easy to transport become. Alternatively or in addition The device can also be used for a supply from an external power supply device, for example, a power supply, be educated.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen von Statorwicklungen eines Elektromotors oder Generators, an die ein elektrischer Dreh- oder Wechselstrom angelegt ist, wird zunächst eine erste Phasenlage der von dem Dreh- oder Wechselstrom in einem ersten Paar benachbarter Statorwicklungen erzeugten Magnetfelder bestimmt. Anschließend wird die erste bestimmte Phasenlage mit einer aufgrund des angelegten Dreh- oder Wechselstroms erwarteten Phasenlage und/oder mit einer zweiten Phasenlage von dem Dreh- oder Wechselstrom in einem zweiten Paar benachbarter Statorwicklungen erzeugten Magnetfeldern verglichen. Danach wird die Fehlerfreiheit der Statorwicklungen auf Grundlage des Vergleichs ermittelt. Dieses Erfahren ist besonders einfach durchzuführen und für verschiedene Arten von Motoren und Generatoren geeignet.at the method according to the invention to check Stator windings of an electric motor or generator to which a electrical rotary or alternating current is applied, first becomes a first Phasing of the rotary or alternating current in a first pair adjacent stator windings generated magnetic fields determined. Subsequently, will the first certain phase position with a due to the applied Rotational or alternating current expected phase angle and / or with a second phase position of the rotary or alternating current in a second Pair of adjacent stator windings generated magnetic fields compared. Thereafter, the accuracy of the stator windings on the basis of Comparison determined. This experience is particularly easy to perform and for different Types of motors and generators suitable.
Zweckmäßigerweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte des Bestimmens einer ersten Phasenlage und des Vergleichens der ersten bestimmten Phasenlage mit der erwarteten Phasenlage und/oder mit der zweiten bestimmten Phasenlage () für weitere, insbesondere alle, Paare benachbarter Statorwicklungen () wiederholt.Conveniently, be in the inventive method the steps of determining a first phase position and comparing the first specific phase position with the expected phase angle and / or with the second specific phase () for further, in particular all, Pairs of adjacent stator windings () repeated.
Damit ist es auf besonders einfache und schnelle Weise möglich, alle Statorwicklungen komplett zu überprüfen.In order to it is possible in a particularly simple and fast way, all Completely check stator windings.
Es ist bevorzugt, wenn die bestimmte Phasenlage numerisch ausgegeben wird. Sie kann dann insbesondere auf einer numerischen Anzeige dargestellt, über eine vorhandene Schnittstelle ausgegeben werden usw.It is preferred when the particular phase position is output numerically becomes. It can then be displayed in particular on a numeric display, via a existing interface etc.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, um die Phasenlage zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sind besonders gut zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie allgemein für Verfahren zum Überprüfen von Statorwicklungen eines Elektromotors oder Generators, da sie besonders klein und handlich baut und kostengünstig herzustellen ist.It is particularly useful if a device according to the invention in the method according to the invention is used to determine the phase position. The device according to the invention are particularly suitable for use with the method according to the invention as well as generally for Procedure for checking Stator windings of an electric motor or generator, as they are special small and handy builds and is inexpensive to manufacture.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on an embodiment schematically shown in the drawing and is below under Referring to the drawings described in detail.
Figurenbeschreibungfigure description
In
Die
Hall-Sensoren weisen einen Abstand d voneinander auf, der im vorliegenden
Beispiel 25 mm beträgt.
Der Abstand d ist so gewählt,
dass die Vorrichtung
Die
LED
In
Jeder
der Zähne
Zum Überprüfen des
Stators wird dieser mit seinen Anschlüssen an die Anschlüsse U, V,
W einer Drehstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. In der Folge
bildet sich ein rotierendes Magnetfeld aus, das mittels der Vorrichtung
Die
Vorrichtung
Die
Bewegungs- bzw. Rotationsrichtung kann aus der Phasenlage der Magnetfelder
abgeleitet werden. Eilt ein den Sensor
Die
LED
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Überprüfen von Statorwicklungen
eines Elektromotors oder Generators ordnet der Anwender die Vorrichtung
Anhand
Die
Messkurve (Spannungsverlauf)
In
gezeigtem Beispiel wird dazu der Sensor
Ist,
wie im gezeigten Beispiel, der Ausgabewert des Sensors
Ist
hingegen der Ausgabewert des Sensors
Es versteht sich, dass ebenso die fallende Flanke betrachtet werden kann. Ebenso ist es für einen Fachmann möglich, die Phasenlage z. B. aus den Ausgabedaten analoger Sensoren abzuleiten.It It goes without saying that the falling edge is also considered can. Likewise it is for a professional possible, the phase position z. B. derive from the output data analog sensors.
In
Das
Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt
In
einem nachfolgenden Verfahrensschritt
Im
nachfolgenden Verfahrensschritt
Unterscheiden
sich die Phasenlagen zweier benachbarter Paare von Statorwicklungen,
bedeutet dies eine fehlerhafte Statorwicklung, woraufhin in einen
Schritt
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform, insbesondere durch eine andere Anordnung oder Anzahl der Sensoren oder anderer Bauteile denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.It is understood that in the illustrated figures only particularly preferred embodiments the invention are shown. Besides, every other embodiment, in particular by a different arrangement or number of sensors or other components conceivable without the scope of this invention to leave.
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 101, 102101 102
- digitaler Hall-Sensordigital Hall sensor
- 103–107103-107
- LEDLED
- 108108
- Mikroprozessormicroprocessor
- 109109
- Batteriebattery
- 150150
- Statorstator
- 151–154151-154
- Statorzahnstator tooth
- 151'–154'151'-154 '
- Statorwicklungstator
- 200200
- Diagrammdiagram
- 201201
- y-Achse Uy-axis U
- 202202
- x-Achse tX axis t
- 211, 212211 212
- Sensordatensensor data
- 213213
- aufsteigende FlankeAscending flank
- 214214
-
Messwert
zum Zeitpunkt
213 Measured value at the time213 - 301–306301-306
- Verfahrensschrittstep
- H1–H4H1-H4
- Magnetfeldmagnetic field
- U, V, WU, V, W
- DrehstromphasenRotary current phases
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130706 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |